آنالیز میکروسکوپ نوری

میکروسکوپ نوری

میکروسکوپ نوری یکی از انواع مختلف میکروسکوپ هاست که برای بزرگنمایی اجسامی که انسان با چشم نمی تواند ببیند استفاده می شود. بزرگنمایی ميکروسکوپ نوري با استفاده از نور مرئی و چند عدسی که در داخل دستگاه تعبیه شده انجام می شود.

نحوه کار میکروسکوپ نوری به این صورت است که دستگاه نور را از نمونه عبور می دهد و بعد از شکست نور توسط لنز دستگاه، تصویری چندین برابر بزرگتر از اندازه نمونه نمایش داده می شود.

اجزای میکروسکوپ نوری

اجزای میکروسکوپ نوری بسته به کاربرد آن ها شامل انواع عدسی ها و دستگاه هایی برای کمک به نمایش و ثبت تصویر می شود. بسیاری از میکروسکوپ های جدید به دوربین های CCD مجهز هستند تا کاربر بتواند از مشاهدات خود عکس های با کیفیت تهیه کند. اجزای میکروسکوپ نوری به دو بخش نوری و مکانیکی تقسیم بندی می شود. بخش نوری از قسمت های مختلفی شامل عدسی چشمی، عدسی شیئی، کندانسور، دیافراگم، ماکرومتر و میکرومتر تشکیل شده است.

عدسی چشمی برای مشاهده تصویر زیر میکروسکوپ است. از عدسی شیئی برای ایجاد تصویری بزرگتر، حقیقی و وارونه استفاده می شود و شامل چهار عدسی است. این چهار عدسی شامل عدسی شماره 4 (عدسی کوچک) ، عدسی شماره 10 (عدسی خشک) ، عدسی شماره 40 (عدسی خشک) ، عدسی شماره 100 (عدسی روغنی) هستند.

وظیفه کندانسور، تجمع نور و هدایت مستقیم آن به روی نمونه و وظیفه دیافراگم، کم و زیاد کردن نور ورودی است. ماکرومتر قسمتی است که صفحه میکروسکوپ را به سمت بالا و پایین حرکت می دهد تا تصویر مناسب پیدا شود. میکرومتر هم برای تنظیم وضوح تصویر به کار می رود.

بخش مکانیکی قسمت دیگری از اجزای میکروسکوپ نوری است که از شش قسمت پایه، بازو، صفحه میکروسکوپ، صفحه متحرک، پیچ های تنظیم ماکرومتر و میکرومتر و سیستم ورنیه تشکیل شده است.

پایه میکروسکوپ نوری معمولا به شکل دایره ای یا مستطیلی و از جنس فولاد سنگین ساخته می شود تا نمونه دچار لغزش نشده و وضوح تصویر بالا باشد. بازو برای جا به جایی میکروسکوپ به کار می رود و صفحه محل قرار گرفتن نمونه است. در قسمت وسط صفحه حفره ای تعبیه شده تا نور به نمونه زیر دستگاه برسد.

از دیگر اجزای میکروسکوپ نوری ، صفحه گردان یا متحرک است که صفحه ای فلزی به شکل مخروط می باشد که تعدادی لنز با بزرگنمایی های مختلف به آن متصل شده است. با چرخاندن این صفحه می توان عدسی ها را طبق نیاز بالای نمونه قرار داد. پیچ های تنظیم ماکرومتر و میکرومتر، پیچ های تنظیم دقیق و سریع برای تنظیم مکان نمونه و یافتن بهترین وضوح هستند. سیستم ورنیه از دو بخش خط کش مانند تشکیل شده که می توان مختصات نمونه را با آن به دست آورده و یادداشت کرد تا بعد از جا به جایی نمونه پیدا کردن محل قبلی دشوار نباشد.

انواع میکروسکوپ نوری

در حالت کلی میکروسکوپ های نوری به دو دسته میکروسکوپ نوری ساده و مرکب تقسیم بندی می شوند.

میکروسکوپ نوری ساده

دستگاه میکروسکوپ نوری ساده یا تک لنز، همان گونه که از نامش پیداست، فقط یک لنز برای بزرگنمایی نمونه دارد. این لنز از یک عدسی و یا ترکیبی از عدسی ها که به هم چسبیده اند، تشکیل شده است. بزرگنمایی این نوع میکروسکوپ حدود 300 برابر است.

این میکروسکوپ بسیار ساده بوده و برای مصارف آموزشی در مدارس می تواند گزینه مناسبی باشد. وضوح میکروسکوپ نوری تک لنز ، کمتر از 1 میکرومتر می باشد.

میکروسکوپ نوری مرکب

میکروسکوپ نوری مرکب بر خلاف ساده از چندین لنز ساخته شده است. این میکروسکوپ ها تا 2000 برابر قابلیت بزرگنمایی دارند. وضوح و قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری مرکب حدود 0.2 میکرون است. دستگاه میکروسکوپ نوری مرکب بیشتر در دانشگاه ها، آزمایشگاه ها و مراکز تحقیقاتی استفاده می گردد. بزرگنمایی میکروسکوپ نوری مرکب نسبت به نوع ساده، متنوع تر است.

میکروسکوپ های نوری بسته به کاربرد انواع دیگری نیز دارند که به مهمترین آن ها اشاره می کنیم.

زمینه روشن (Bright field Microscope)

در این میکروسکوپ، زمینه تصویر روشن و کنتراست آن پایین است. برای این که بتوان نمونه ها را بهتر مشاهده کرد، باید آن ها را رنگ آمیزی کرد. تکنیک نورپردازی در این میکروسکوپ نوری ساده است. در این میکروسکوپ از زیر به نمونه نور برخورد کرده و تصویر آن از بالا مشاهده می شود. زمینه عکس میکروسکوپ نوری زمینه روشن دارای نور سفید و نواحی متراکم تیره است.

زمینه تاریک (Dark Field Microscope)

در این نوع میکروسکوپ نوری ، نمونه فقط از کناره ها تحت تابش نور قرار می گیرد. به همین دلیل در عکس میکروسکوپ نوری زمینه تاریک ، نمونه به صورت روشن و زمینه تاریک دیده می شود. این میکروسکوپ نسبت به زمینه روشن، قدرت تفکیک بیشتری داشته و جزئیات بیشتری از نمونه را با آن می توان مشاهده کرد.

میکروسکوپ اختلاف فاز

به میکروسکوپ نوری اختلاف فاز ، میکروسکوپ کنتراست فازی (phase contrast microscope) نیز گفته می شود. تغییر فاز نمونه زیر این میکروسکوپ قابل مشاهده است. جذب نور در قسمت های مختلف نمونه ای مانند بافت سلولی متفاوت است. در نتیجه نور عبور کننده از این قسمت ها شدت متفاوتی دارد. تصویر نهایی از اختلاف شدت نور عبوری از نمونه تشکیل می گردد.

میکروسکوپ فلورسانس (Fluorescence microscope)

میکروسکوپ های فلورسانس به میکروسکوپ های نوری گفته می شود که منبع تابش نور در آن ها پرتوهای فرابنفش است. نمونه زیر این میکروسکوپ با مواد فلورسانس رنگ آمیزی می گردد. چرا که مواد فلورسانس نور را در طول موج فرابنفش جذب کرده و در طول موج مرئی تابش می کنند. با تابش نور، تصویر حاصل از آن تشکیل می شود.

میکروسکوپ پلاریزان (Polarizing Microscope)

این میکروسکوپ برای مواد anisotropic یا ناهمسانگرد استفاده می شود. نور در مواد ناهمسانگرد در جهات مختلفی منتشر می شود. اساس کار دستگاه میکروسکوپ نوری پلاریزان، نور پلاریزه است. به بیانی دیگر، منبع نوری این میکروسکوپ، نور پلاریزه است. نور پلاریزه یا قطبیده به نوری گفته می شود که فقط در یک صفحه نوسان می کند. به منظور قطبیده کردن نور از صفحات پلاریزه در جلوی عدسی های شیئی استفاده می شود.

میکروسکوپ دیجیتال (Digital microscope)

میکروسکوپ نوری دیجیتال دارای یک دوربین دیجیتال است که تصاویر زیر میکروسکوپ را ثبت می کند. مزیت این میکروسکوپ آنالیز بیشتر نمونه است. چرا که با عکس میکروسکوپ نوری دیجیتال می توان مشخصاتی مانند فاصله و مساحت را به دست آورد.

تفاوت میکروسکوپ نوری و الکترونی

در میکروسکوپ های الکترونی که شامل میکروسکوپ های آنالیز SEM و آنالیز TEM می شوند، از باریکه الکترونی برای تهییج اتم های نمونه و گرفتن تصویر استفاده می شود. در حالی که در میکروسکوپ نوری ، با تابش نور مرئی، فرابنفش یا قطبیده می توان به بزرگنمایی میکروسکوپ نوری دست یافت. وضوح، قدرت تفکیک و بزرگنمایی میکروسکوپ های الکترونی بسیار بیشتر از میکروسکوپ های نوری است.

قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری

قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری معیار کیفیت آن است. در واقع قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری یا رزولوشن آن به صورت توانایی دستگاه در نشان دادن دو نقطه به صورت مجزا است. رزولوشن (Resolution) قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری به صورت زیر بیان می شود:

R=0.61 λ/n.sinα

که در آن، n ضریب شکست نور،‌ λ طول موج نور و α زاویه بین شعاع های نوری خارج شده از عدسی شیئی که به شکل عمود بر مرکز عدسی چشمی می تابد.

طول موج نور پارامتر مهمی در قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری است. هر چه طول موج کوچکتر باشد، قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری بیشتر بوده و تصویر واضح تری را می توان مشاهده کرد. بیشترین قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری را میکروسکوپی دارد که نور ماوراء بنفش منبع تابشی آن است.

کاربرد آنالیز میکروسکوپ نوری

دستگاه میکروسکوپ نوری به دلیل سادگی و سهولت کار با آن در زمینه های مختلفی کاربرد دارد. میکروسکوپ نوری در آزمایشگاه های طبی، پاتوبیولوژی برای انجام آزمایش های زیستی کاربرد دارد. هم چنین در زمینه کارهای تحقیقاتی در رشته های مختلف مانند زیست، جانوری، متالورژی، شیمی و غیره نیز از انواع میکروسکوپ های نوری استفاده می شود.

در صنایع مختلف نیز از آنالیز میکروسکوپ نوری برای بررسی نمونه هایی که با چشم غیر مسلح قابل دیدن نیستند نیز استفاده می شود.

مزایا و معایب میکروسکوپ های نوری

رزولوشن یا قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری محدود و بزرگنمایی آن ها حداکثر تا 2000 برابر است. اما در مقابل، کار با آن ها ساده و هزینه تهیه آن ها به صرفه بوده و قابلیت جا به جایی دارند. هم چنین برای تصویربرداری از سلول ها و بافت های زنده گزینه مناسبی هستند.

قیمت میکروسکوپ نوری

عوامل مختلفی روی قیمت میکروسکوپ نوری اثر گذارند. این عوامل به ساختمان میکروسکوپ و سایر تجهیزات همراه دستگاه مرتبط است. برای مثال اینکه صفحه متحرک دستگاه تک حفره و یا دو حفره باشد قیمت میکروسکوپ نوری تغییر خواهد کرد. عامل دیگری که روی قیمت میکروسکوپ نوری تاثیرگذار است، بزرگنمایی دستگاه و قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری می باشد.

 هر چه دستگاه بزرگنمایی های بیشتری داشته و بتواند تصاویر با وضوح بیشتری نشان دهد، قیمت میکروسکوپ نوری افزایش خواهد یافت. همان طور که پیش تر اشاره شد، بعضی از میکروسکوپ ها دارای یک دوربین دیجیتال هستند که قیمت میکروسکوپ نوری دارای دوربین، از نوع ساده آن گرانتر است. هم چنین نوع دوربین و وضوح تصویربرداری آن نیز قیمت میکروسکوپ نوری را تغییر می دهد.

خدمات آنالیز میکروسکوپ نوری

خدمات آناليز ميکروسکوپ نوري در آزمایشگاه ها، مراکز تحقیقاتی و صنایع مختلف انجام می شود. آماده سازی نمونه ها و تهیه تصاویر از نمونه های موردنظر از خدمات آنالیز میکروسکوپ نوری است.

لازم به ذکر است که امروزه در بیشتر آزمایشگاه های موجود در دانشگاه ها و صنایع مختلف میکروسکوپ نوری وجود داشته و دریافت خدمات آنالیز میکروسکوپ نوری از مراکز دیگر کمتر شده است.